JPH07161323A - Ion source - Google Patents
Ion sourceInfo
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- JPH07161323A JPH07161323A JP5306816A JP30681693A JPH07161323A JP H07161323 A JPH07161323 A JP H07161323A JP 5306816 A JP5306816 A JP 5306816A JP 30681693 A JP30681693 A JP 30681693A JP H07161323 A JPH07161323 A JP H07161323A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、主に高エネルギーイオ
ン注入装置に用いられ、多価イオンをより多く生成する
ようにしたイオン源に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion source mainly used in a high energy ion implantation apparatus and adapted to generate more multiply charged ions.
【０００２】[0002]
【従来の技術】イオン注入装置においては、近年、イオ
ン注入対象物の浅い位置のみならずかなり深い位置に不
純物を注入する要求も高まっており、これに応じて高エ
ネルギーイオン注入装置の開発が進められている。高エ
ネルギーイオン注入装置における加速器としては、高周
波型や静電型などがある。2. Description of the Related Art In recent years, there has been a growing demand for ion implanters to implant impurities not only at a shallow position of an ion implantation target but also at a considerably deep position thereof. Has been. The accelerator in the high energy ion implanter includes a high frequency type and an electrostatic type.
【０００３】例えば、静電型の加速器では、１ＭＶとい
った高電圧の印加が必要となるため、加速電源などが大
型にならざるを得ず、加速器の大型化、ひいてはイオン
注入装置の大型化や高価格化を招くという問題点を有し
ている。このため、電源等の装置を大型化せずに、高エ
ネルギーイオン注入装置を構成することが望まれてい
る。For example, an electrostatic accelerator requires application of a high voltage such as 1 MV, so that the accelerating power source and the like are inevitably large in size, and the accelerator is large in size, and in turn, the ion implanter is large and high in size. It has a problem of causing price increase. Therefore, it is desired to construct a high-energy ion implantation device without increasing the size of a device such as a power source.
【０００４】このような要望に対し、例えば、多価イオ
ンを利用することが考えられる。イオン価数が多くなれ
ば、それに応じて加速エネルギーが小さくてすむ。例え
ば、加速エネルギーは、２価のイオンであれば１価イオ
ンの１／２でよく、３価のイオンであれば１価イオンの
１／３でよい。換言すれば、多価イオンを静電加速する
ことにより、１価イオンに対し、その価数倍のエネルギ
ーを有するイオンビームを得ることができる。To meet such demands, it is possible to use, for example, multiply charged ions. The higher the ion valence, the smaller the acceleration energy. For example, the acceleration energy may be 1/2 of monovalent ions for divalent ions and 1/3 of monovalent ions for trivalent ions. In other words, by electrostatically accelerating multiply charged ions, it is possible to obtain an ion beam having an energy that is a valence number higher than that of monovalent ions.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】多価イオンを得るに
は、イオン源で発生する多価イオンを利用することが考
えられる。例えば、フリーマンイオン源では、Ｐ++やＡ
ｓ++をＰ+ やＡｓ+ に対して比較的高率（〜１０％）で
発生させることができる。しかしながら、Ｐ+++ やＢ++
は、Ｐ+ やＢ+ に対して１〜２％の収率でしか得ること
ができない。In order to obtain multiply charged ions, it is considered to use the multiply charged ions generated in the ion source. For example, in Freeman ion sources, P ++ and A
It is possible to generate s ++ at a relatively high rate (-10%) with respect to P + and As + . However, P +++ and B ++
Can be obtained only in a yield of 1 to 2% with respect to P + and B + .
【０００６】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、多価イオンを高収率で得ることができる小
型のイオン源を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a small-sized ion source capable of obtaining multiply-charged ions in a high yield.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明のイオン源は、上
記の課題を解決するために、気体放電を生じさせてプラ
ズマを生成する第１放電室および第２放電室と、上記第
１放電室内に設けられて電子を放出するフィラメント
（陰極）と、上記第１放電室と上記第２放電室との間に
設けられ、上記両放電室を連通させる開口部を有すると
ともに、上記フィラメントより高電位に保たれる中間電
極と、上記第２放電室に設けられて上記フィラメントお
よび中間電極より高電位に保たれる陽極と、上記第２放
電室において上記陰極および中間電極の開口部と対向し
て設けられ、上記中間電極と同電位に保たれる反射電極
と、上記両放電室を収容して内部が真空に保たれる真空
容器と、上記真空容器を貫通するとともに上記両放電室
に対し上記陰極および反射電極を通過する方向に沿って
磁場を与える１対の磁極とを備えていることを特徴とし
ている。In order to solve the above-mentioned problems, the ion source of the present invention comprises a first discharge chamber and a second discharge chamber for generating a gas discharge to generate plasma, and the first discharge. A filament (cathode) that is provided in the chamber and emits electrons, and an opening that is provided between the first discharge chamber and the second discharge chamber and connects the discharge chambers to each other, and is higher than the filament. An intermediate electrode kept at a potential, an anode provided in the second discharge chamber and kept at a higher potential than the filament and the intermediate electrode, and an opening in the second discharge chamber facing the cathode and the intermediate electrode. A reflection electrode that is provided at the same potential as the intermediate electrode, a vacuum container that accommodates the discharge chambers and maintains a vacuum inside, and a vacuum electrode that penetrates the vacuum container and that discharge chambers. The cathode and Along a direction passing through the reflective electrode is characterized by comprising a pair of magnetic poles that provide the magnetic field.
【０００８】[0008]
【作用】上記の構成では、フィラメントと中間電極との
電位差により気体放電（アーク放電）が生じ、第１放電
室内のガスがプラズマ状態に変化する。このプラズマ中
の電子は、中間電極の開口部から第２放電室に導かれ
る。第２放電室では、中間電極と陽極との電位差により
プラズマ電子にエネルギーが与えられ、このプラズマ電
子が電離に利用される。In the above structure, gas discharge (arc discharge) occurs due to the potential difference between the filament and the intermediate electrode, and the gas in the first discharge chamber changes to the plasma state. The electrons in this plasma are guided to the second discharge chamber through the opening of the intermediate electrode. In the second discharge chamber, energy is given to plasma electrons due to the potential difference between the intermediate electrode and the anode, and the plasma electrons are used for ionization.
【０００９】中間電極の開口部と反射電極とが対向して
設けられているので、電子は、中間電極と同電位に保た
れている反射電極と中間電極との間で往復移動しながら
磁極により与えられた磁場により旋回運動する。このよ
うな運動により、第２放電室における電子の実効飛行距
離が長くなり、電子の閉じ込めが強められる。それゆ
え、この電子が電離に利用されると、電離が促されて多
くの多価イオンが発生する。Since the opening of the intermediate electrode and the reflecting electrode are provided so as to face each other, the electrons are reciprocally moved between the reflecting electrode and the intermediate electrode, which are kept at the same potential as the intermediate electrode, by the magnetic pole. It turns by the given magnetic field. Due to such movement, the effective flight distance of the electrons in the second discharge chamber becomes longer, and the electron confinement is strengthened. Therefore, when this electron is used for ionization, ionization is promoted and many multiply charged ions are generated.
【００１０】さらに、より多くの多価イオンを生成する
には、放電電圧を高めることが必要になる。しかしなが
ら、第１および第２放電室に与える磁場を強めなけれ
ば、放電電圧を高電圧に維持することが困難になる。こ
れに対し、上記の構成では、磁極が真空容器内に貫通し
て設けられているので、磁極同士の距離を真空容器に制
限されずに短くすることができ、磁極を含めた大きな磁
場発生器を用いることなく強磁場の発生が容易になる。Furthermore, in order to generate more multiply charged ions, it is necessary to increase the discharge voltage. However, it is difficult to maintain the discharge voltage at a high voltage unless the magnetic fields applied to the first and second discharge chambers are strengthened. On the other hand, in the above configuration, since the magnetic poles are provided so as to penetrate into the vacuum vessel, the distance between the magnetic poles can be shortened without being limited to the vacuum vessel, and a large magnetic field generator including the magnetic poles can be provided. It becomes easy to generate a strong magnetic field without using.
【００１１】[0011]
【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図４に
基づいて説明すれば、以下の通りである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following will describe one embodiment of the present invention with reference to FIGS.
【００１２】本実施例に係るイオン源は、図３および図
４に示すように、真空容器としての真空チャンバ１を備
えている。この真空チャンバ１内には、アークチャンバ
２と、引出電極や接地電極等からなる引出電極系３と、
磁極５・５とが設けられている。アークチャンバ２は、
図示しないが、真空チャンバ１に対し絶縁して支持され
ている。また、アークチャンバ２と引出電極系３との間
には、引出電圧が印加されている。As shown in FIGS. 3 and 4, the ion source according to this embodiment includes a vacuum chamber 1 as a vacuum container. In the vacuum chamber 1, an arc chamber 2 and an extraction electrode system 3 including an extraction electrode and a ground electrode,
Magnetic poles 5 and 5 are provided. Arc chamber 2
Although not shown, the vacuum chamber 1 is supported while being insulated. An extraction voltage is applied between the arc chamber 2 and the extraction electrode system 3.
【００１３】真空チャンバ１内の開口部１ａ付近には、
引出電極系３が取り付けられている。そしてこの引出電
極系３よりやや奥にアークチャンバ２が配されている。
アークチャンバ２は、引出電極系３側の側面に引出スリ
ット４を有している。この引出スリット４は、イオンを
引き出すための開口であり、長方形状をなして内側から
外側にかけて広がるように形成されている。したがっ
て、この引出スリット４から引き出されたイオンは、引
出電極系３により図中の矢印Ｉ方向に引き出される。In the vicinity of the opening 1a in the vacuum chamber 1,
The extraction electrode system 3 is attached. The arc chamber 2 is arranged slightly behind the extraction electrode system 3.
The arc chamber 2 has an extraction slit 4 on the side surface on the extraction electrode system 3 side. The extraction slit 4 is an opening for extracting ions and is formed in a rectangular shape so as to spread from the inside to the outside. Therefore, the ions extracted from the extraction slit 4 are extracted in the direction of arrow I in the figure by the extraction electrode system 3.
【００１４】一方、磁極５・５は、真空チャンバ１の膨
出して形成された隔壁を貫通し、かつ、その先端が真空
チャンバ１内においてアークチャンバ２に近接するよう
に固定されている。磁極５・５は、図示しないコイルが
巻回されており、アークチャンバ２内の磁界強度が３０
０〜１５００Ｇとなるように、図中の矢印Ｂ方向の磁界
をアークチャンバ２に印加するようになっている。On the other hand, the magnetic poles 5 and 5 penetrate through the bulging partition wall of the vacuum chamber 1 and are fixed so that their tips are close to the arc chamber 2 in the vacuum chamber 1. A coil (not shown) is wound around the magnetic poles 5 and the magnetic field strength in the arc chamber 2 is 30.
A magnetic field in the direction of arrow B in the figure is applied to the arc chamber 2 so as to be 0 to 1500G.
【００１５】図１および図２に示すように、アークチャ
ンバ２は、中間電極６により隔てられる第１放電室７と
第２放電室８とを有している。中間電極６は、中央部が
第２放電室８側に迫り出してノズル状に形成されたノズ
ル口６ａを有している。また、この中間電極６は、duoP
IGatron 構成における中間電極のような磁極にはなって
おらず、非磁性材料により構成されている。これは、ア
ークチャンバ２内の温度が１０００℃以上になることか
ら、磁場コイルをアークチャンバ２に巻き付けることが
困難であるし、中間電極６を磁性材料で構成するとキュ
リー点以上に熱せられて磁性を失うので磁極としての機
能が損なわれるからである。As shown in FIGS. 1 and 2, the arc chamber 2 has a first discharge chamber 7 and a second discharge chamber 8 which are separated by an intermediate electrode 6. The intermediate electrode 6 has a nozzle opening 6a formed in a nozzle shape, the central portion of which is projected toward the second discharge chamber 8 side. Also, this intermediate electrode 6 is a duoP
It does not form a magnetic pole like the intermediate electrode in the IGatron structure, but is composed of a non-magnetic material. This is because it is difficult to wind the magnetic field coil around the arc chamber 2 because the temperature inside the arc chamber 2 is 1000 ° C. or higher, and when the intermediate electrode 6 is made of a magnetic material, it is heated to a temperature above the Curie point and the magnetic field is increased. Is lost and the function as a magnetic pole is lost.
【００１６】第１放電室７には、フィラメント９が設け
られている。陰極としてのフィラメント９は、アークチ
ャンバ２の両側壁を貫通して取り付けられているブッシ
ング１０・１０により第１放電室７内に引き入れられて
おり、中央部で一重または数重に巻かれている。また、
ブッシング１０・１０が設けられた側壁に隣接する側壁
の一方には、第１放電室７へガスを導入するガス導入口
１１が貫通して設けられている。A filament 9 is provided in the first discharge chamber 7. The filament 9 as the cathode is drawn into the first discharge chamber 7 by the bushings 10 attached to both side walls of the arc chamber 2, and is wound in a single or several layers at the central portion. . Also,
A gas inlet 11 for introducing gas into the first discharge chamber 7 is provided through one of the side walls adjacent to the side wall on which the bushings 10 are provided.
【００１７】第２放電室８は、外周壁がアノード（陽
極）１２により構成されており、このアノード１２に前
記の引出スリット４が設けられている。アノード１２と
中間電極６との間には、絶縁部材１３が介装されてい
る。また、第２放電室８において、中間電極６に対向す
る位置にある絶縁材料からなる側壁１４には、同じく絶
縁材料からなる取付部材１５により、リペラー電極（反
射電極）１６が取り付けられている。リペラー電極１６
は、中間電極６と対向する面が大きく平坦に形成されて
いる。The outer peripheral wall of the second discharge chamber 8 is constituted by an anode (anode) 12, and the above-mentioned extraction slit 4 is provided in this anode 12. An insulating member 13 is interposed between the anode 12 and the intermediate electrode 6. Further, in the second discharge chamber 8, a repeller electrode (reflection electrode) 16 is attached to a side wall 14 made of an insulating material at a position facing the intermediate electrode 6, by a mounting member 15 also made of an insulating material. Repeller electrode 16
Has a large flat surface facing the intermediate electrode 6.
【００１８】上記のアークチャンバ２においては、フィ
ラメント９の中央部および中間電極６のノズル口６ａ
は、磁界の方向と平行な一直線上に並ぶように配されて
いる。また、フィラメント９およびノズル口６ａは、引
出スリット４寄りに設けられている。In the above arc chamber 2, the central portion of the filament 9 and the nozzle port 6a of the intermediate electrode 6 are provided.
Are arranged so as to be aligned on a straight line parallel to the direction of the magnetic field. The filament 9 and the nozzle port 6a are provided near the drawing slit 4.
【００１９】フィラメント９は、両端がフィラメント電
源１７に接続されており、このフィラメント電源１７に
より加熱電流が供給されるようになっている。また、フ
ィラメント９におけるフィラメント電源１７の正極が接
続される一端とアノード１２との間にはアーク電源１８
が接続されており、アノード１２がフィラメント９より
高い電位となるように設定されている。さらに、アーク
電源１８の正極側が、抵抗１９を介して中間電極６およ
びリペラー電極１６に接続されている。これにより、中
間電極６とリペラー電極１６とが同電位となるととも
に、両電極６・１６がフィラメント９より高電位かつア
ノード１２より低電位となるように設定されている。Both ends of the filament 9 are connected to a filament power supply 17, and a heating current is supplied from the filament power supply 17. Further, an arc power source 18 is provided between the anode 12 and one end of the filament 9 to which the positive electrode of the filament power source 17 is connected.
Are connected, and the anode 12 is set to have a higher potential than the filament 9. Further, the positive electrode side of the arc power source 18 is connected to the intermediate electrode 6 and the repeller electrode 16 via the resistor 19. As a result, the intermediate electrode 6 and the repeller electrode 16 are set to have the same potential, and both electrodes 6 and 16 are set to have a higher potential than the filament 9 and a lower potential than the anode 12.
【００２０】上記のように構成されるイオン源において
は、ガス導入口１１からアークチャンバ２内にガスが導
入されて、第１放電室７にガスが満たされる。この状態
で、フィラメント９は、フィラメント電源１７から加熱
電流が供給されることによって発熱して熱電子を第１放
電室７に放出する。これにより、アーク放電が起こり、
第１放電室７において、ガスのガス粒子と熱電子とが衝
突して不純物イオンや電子からなるプラズマが形成され
る。そして、このプラズマ中の電子は、中間電極６に引
き寄せられ、中間電極６のノズル口６ａで絞られて第２
放電室８に導かれる。上記の放電が生じると、フィラメ
ント９と中間電極６との間には、アーク電源１８の電圧
から抵抗１９の両端に生じる電圧を差し引いた電圧が第
１次放電電圧として印加され、通常この第１次放電電圧
は２０Ｖ〜１５０Ｖである。In the ion source configured as described above, gas is introduced into the arc chamber 2 through the gas inlet 11 to fill the first discharge chamber 7 with gas. In this state, the filament 9 is heated by the heating current supplied from the filament power supply 17 and emits thermoelectrons to the first discharge chamber 7. This causes arc discharge,
In the first discharge chamber 7, the gas particles of the gas and the thermoelectrons collide with each other to form plasma including impurity ions and electrons. Then, the electrons in the plasma are attracted to the intermediate electrode 6 and are narrowed down by the nozzle port 6 a of the intermediate electrode 6 to generate the second
It is guided to the discharge chamber 8. When the above-mentioned discharge occurs, a voltage obtained by subtracting the voltage generated across the resistor 19 from the voltage of the arc power source 18 is applied between the filament 9 and the intermediate electrode 6 as the primary discharge voltage. The secondary discharge voltage is 20V to 150V.
【００２１】第２放電室８では、中間電極６とアノード
１２との間に、アーク電源１８により第２次放電電圧と
して通常１００Ｖ〜５００Ｖの電圧が印加され、この電
圧は上記の抵抗１９の両端に生じた電圧である。この状
態においては、第１放電室７からのプラズマ電子により
電離が促されてプラズマが生成される。このとき、プラ
ズマ電子は、プラズマ軸方向に印加されている磁極５・
５による磁界と、これと直交するアノード１２による電
界との作用を受けて、旋回しながら中間電極６とリペラ
ー電極１６との間を往復飛行する。In the second discharge chamber 8, a voltage of 100 V to 500 V is usually applied as a secondary discharge voltage by the arc power source 18 between the intermediate electrode 6 and the anode 12, and this voltage is applied across the resistor 19. It is the voltage generated at. In this state, ionization is promoted by plasma electrons from the first discharge chamber 7, and plasma is generated. At this time, the plasma electrons are generated by the magnetic pole 5 that is applied in the plasma axis direction.
Under the action of a magnetic field generated by the magnetic field 5 and an electric field generated by the anode 12 orthogonal to the magnetic field 5, the magnetic field 5 reciprocates between the intermediate electrode 6 and the repeller electrode 16 while rotating.
【００２２】このように、第１放電室７で得られたプラ
ズマ電子を磁界と電界とによって閉じ込めることで、電
離効率が高まり、イオンの収率が向上する。また、磁極
５・５を真空チャンバ１内に貫通させて磁極５・５の間
隔（ポールギャップ）を短くすることにより、磁極５・
５を含む磁場発生器を大型化することなく強磁場を発生
することができる。As described above, by confining the plasma electrons obtained in the first discharge chamber 7 with the magnetic field and the electric field, the ionization efficiency is increased and the ion yield is improved. Further, by penetrating the magnetic poles 5 into the vacuum chamber 1 to shorten the gap (pole gap) between the magnetic poles 5 and 5,
It is possible to generate a strong magnetic field without increasing the size of the magnetic field generator including 5.
【００２３】上記のように強磁場の環境が与えられるこ
とで、第２次放電電圧を高めてもアーク放電を維持する
ことができる。このようにして高アーク電圧で放電を行
なえば、多価イオンの発生が促される。本実施例によれ
ば、Ｐ+++ やＢ++は、Ｐ+ やＢ+ に対して最大数１０％
までの高率で得られる。By providing a strong magnetic field environment as described above, arc discharge can be maintained even if the secondary discharge voltage is increased. When the discharge is performed at a high arc voltage in this way, the generation of multiply charged ions is promoted. According to this embodiment, P +++ and B ++ have a maximum number of 10% with respect to P + and B + .
Obtained at high rates up to.
【００２４】また、第２放電室８で高アーク電圧により
放電が行なわれるが、第１放電室７では低アーク電圧に
より放電が行なわれるので、フィラメント９が電子によ
りスパッタされるエネルギーが低く抑えられる。それゆ
え、放電室が１つの構成であるvernas型のイオン源など
に比べてフィラメント９の長寿命化を図ることができ
る。Further, the second discharge chamber 8 is discharged by a high arc voltage, while the first discharge chamber 7 is discharged by a low arc voltage, so that the energy for spattering the filament 9 by electrons is kept low. . Therefore, the life of the filament 9 can be extended as compared with a vernas-type ion source having a single discharge chamber.
【００２５】さらに、フィラメント９と中間電極６のノ
ズル口６ａが引出スリット４寄りに設けられているの
で、第２放電室８で生成されるプラズマ中の多価イオン
を容易に引き出すことができる。Further, since the filament 9 and the nozzle port 6a of the intermediate electrode 6 are provided near the extraction slit 4, the multiply-charged ions in the plasma generated in the second discharge chamber 8 can be easily extracted.
【００２６】本実施例では、アーク電源１８の出力電圧
を抵抗１９の両端に生じる電位差によって分配して第１
次放電電圧と第２次放電電圧とを得る構成を示したが、
この構成の代わりに独立した２つの電源を用いて両放電
電圧を個別に得る構成であってもよい。In the present embodiment, the output voltage of the arc power supply 18 is distributed by the potential difference generated across the resistor 19, and
The configuration for obtaining the secondary discharge voltage and the secondary discharge voltage has been shown.
Instead of this configuration, two independent power supplies may be used to obtain both discharge voltages individually.
【００２７】[0027]
【発明の効果】本発明のイオン源は、以上のように、気
体放電を生じさせてプラズマを生成する第１放電室およ
び第２放電室と、上記第１放電室内に設けられて電子を
放出する陰極と、上記第１放電室と上記第２放電室との
間に設けられ、上記両放電室を連通させる開口部を有す
るとともに、上記陰極より高電位に保たれる中間電極
と、上記第２放電室に設けられて上記陰極および中間電
極より高電位に保たれる陽極と、上記第２放電室におい
て上記陰極および中間電極の開口部と対向して設けら
れ、上記中間電極と同電位に保たれる反射電極と、上記
両放電室を収容して内部が真空に保たれる真空容器と、
上記真空容器を貫通するとともに上記両放電室に対し上
記陰極および反射電極を通過する方向に沿って磁場を与
える１対の磁極とを備えている構成である。As described above, the ion source of the present invention is provided in the first discharge chamber and the second discharge chamber which generate gas discharge to generate plasma, and is provided in the first discharge chamber to emit electrons. A cathode, an intermediate electrode that is provided between the first discharge chamber and the second discharge chamber, and has an opening that connects the discharge chambers to each other, and that is kept at a higher potential than the cathode; An anode provided in the second discharge chamber and kept at a higher potential than the cathode and the intermediate electrode, and an anode provided in the second discharge chamber so as to face the openings of the cathode and the intermediate electrode and have the same potential as the intermediate electrode. A reflective electrode that is kept, and a vacuum container that holds both of the discharge chambers and the inside is kept vacuum,
It is configured to include a pair of magnetic poles that penetrate the vacuum chamber and apply a magnetic field to the discharge chambers in a direction passing through the cathode and the reflection electrode.
【００２８】これにより、第１放電室での気体放電で生
成されたプラズマ中の電子を第２放電室での電離に利用
してプラズマの生成が行なわれる。また、第２放電室で
は、プラズマ電子が、中間電極と反射電極との間の往復
移動と磁極の磁場による旋回運動とによって閉じ込めら
れる。このため、第２放電室におけるプラズマ電子の実
効飛行距離が長くなって、イオンの生成が促進される。As a result, plasma is generated by utilizing the electrons in the plasma generated by the gas discharge in the first discharge chamber for the ionization in the second discharge chamber. Further, in the second discharge chamber, the plasma electrons are confined by the reciprocating movement between the intermediate electrode and the reflecting electrode and the swirling movement of the magnetic pole of the magnetic pole. Therefore, the effective flight distance of plasma electrons in the second discharge chamber becomes long, and the generation of ions is promoted.
【００２９】多価イオンの生成量を増大させるには、放
電電圧を高める必要があるが、これには強磁場の環境が
必要となる。上記の構成によれば、磁極が真空容器を貫
通して設けられるので、磁極間の間隔を短くすることが
でき、磁極を含む磁場発生器を大型化することなく強磁
場が得られる。それゆえ、一般的なフリーマンイオン源
と同程度の大きさでイオン源を構成することができる。In order to increase the production amount of multiply charged ions, it is necessary to increase the discharge voltage, which requires an environment of a strong magnetic field. According to the above configuration, since the magnetic poles are provided so as to penetrate the vacuum container, the distance between the magnetic poles can be shortened, and a strong magnetic field can be obtained without increasing the size of the magnetic field generator including the magnetic poles. Therefore, the ion source can be configured with the same size as a general Freeman ion source.
【００３０】したがって、本発明を採用すれば、コンパ
クトでかつ多価イオンの収率を高めたイオン源を提供す
ることができ、ひいては高エネルギー注入イオン装置の
小型化に寄与することができるという効果を奏する。Therefore, by adopting the present invention, it is possible to provide an ion source that is compact and has an increased yield of multiply-charged ions, which in turn contributes to downsizing of the high energy implantation ion apparatus. Play.
【図１】本発明の一実施例に係るイオン源におけるアー
クチャンバの構成を示す正面から見た縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a configuration of an arc chamber in an ion source according to an embodiment of the present invention as seen from the front.
【図２】上記アークチャンバの構成を示す側面から見た
縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view showing a configuration of the arc chamber as seen from a side surface.
【図３】上記イオン源内部の主要部分の構成を示す正面
図である。FIG. 3 is a front view showing a configuration of a main part inside the ion source.
【図４】上記イオン源内部の主要部分の構成を示す側面
図である。FIG. 4 is a side view showing a configuration of a main part inside the ion source.
１ 真空チャンバ（真空容器） ５ 磁極 ６ 中間電極 ６ａ ノズル口（開口部） ７ 第１放電室 ８ 第２放電室 ９ フィラメント（陰極） １２ アノード（陽極） １６ リペラー電極（反射電極） １８ アーク電源 １９ 抵抗 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 vacuum chamber (vacuum container) 5 magnetic pole 6 intermediate electrode 6a nozzle opening (opening) 7 first discharge chamber 8 second discharge chamber 9 filament (cathode) 12 anode (anode) 16 repeller electrode (reflection electrode) 18 arc power supply 19 resistance
Claims (1)
第１放電室および第２放電室と、 上記第１放電室内に設けられて電子を放出する陰極と、 上記第１放電室と上記第２放電室との間に設けられ、上
記両放電室を連通させる開口部を有するとともに、上記
陰極より高電位に保たれる中間電極と、 上記第２放電室に設けられて上記陰極および中間電極よ
り高電位に保たれる陽極と、 上記第２放電室において上記陰極および中間電極の開口
部と対向して設けられ、上記中間電極と同電位に保たれ
る反射電極と、 上記両放電室を収容して内部が真空に保たれる真空容器
と、 上記真空容器を貫通するとともに上記両放電室に対し上
記陰極および反射電極を通過する方向に沿って磁場を与
える１対の磁極とを備えていることを特徴とするイオン
源。1. A first discharge chamber and a second discharge chamber for generating a gas discharge to generate plasma, a cathode provided in the first discharge chamber for emitting electrons, the first discharge chamber and the first discharge chamber. An intermediate electrode that is provided between the two discharge chambers and has an opening that connects the discharge chambers to each other, and that is kept at a higher potential than the cathode; and the cathode and the intermediate electrode that are provided in the second discharge chamber. An anode kept at a higher potential, a reflection electrode provided opposite to the openings of the cathode and the intermediate electrode in the second discharge chamber and kept at the same potential as the intermediate electrode, and both discharge chambers. And a pair of magnetic poles that penetrate the vacuum vessel and apply a magnetic field to the discharge chambers along the direction passing through the cathode and the reflection electrode. Ion source characterized by
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1993
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